KR20100103987A - 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물, 이를이용한 컬러 필터 및 액정 표시 장치 - Google Patents

단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물, 이를이용한 컬러 필터 및 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 옥심 에스테르계 중합 개시제를 포함하는 광중합 개시제(A), 실리콘 화합물(B), 결합제 수지(C), 광중합성 화합물(D), 착색 재료(E) 및 용제(F)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것으로서, 단파장 레이저 노광 장치에서 고감도이면서 고밀착력의 특성을 나타내는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 컬러 필터 및 액정 표시 장치를 제공한다.
단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터, 액정 표시 장치, 옥심계 광중합 개시제, 실리콘 화합물, 단파장 노광 장치

Description

단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 컬러 필터 및 액정 표시 장치{Colored photosensitive resin composition for short wavelength laser exposure apparatus, color filter and liquid crystal display device employing the same}
본 발명은 컬러 필터의 화소 형성을 위하여 광원으로 단파장 레이저를 사용하는 노광 장치에서 적용시 고감도 및 고밀착성의 구현이 가능한 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 컬러 필터 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
컬러 필터는 촬상(撮像) 소자, 액정 표시 장치(LCD) 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 컬러 액정 표시 장치나 촬상 소자 등에 사용되는 컬러 필터는, 통상 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 각 색에 상당하는 안료를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅, 슬릿 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 가열 건조(이하, 예비 소성이라고 하는 경우도 있음)하여 형성된 도막을 노광 및 현상하고, 필요에 따라 더 가열 경화(이하, 후 소성이라고 하는 경우도 있음)하는 조작을 색마다 반복하여 각 색의 화소를 형성함으로써 제조되고 있다.
상기 착색 감광성 수지 조성물로는 안료 및 결합제 수지와 함께 광중합성 화합물 및 광중합 개시제를 함유하는 조성물이 많이 사용되고 있고 블랙 매트릭스 형성에도 흑색 안료를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하고 있다.
한편, 최근 컬러 필터 제조 기술의 주요 이슈인 공정시간의 단축 및 제조 비용을 절감하기 위한 방안으로서, 단파장의 레이저 광원을 이용하여 착색 감광성 수지 조성물을 노광하는 방법이 고안되고 있다(한국 공개 특허 공보 2007-0021971).
단파장 레이저 광원에 의한 노광 방법은 기존의 고압 수은등 광원에 비하여 노광 조도가 매우 강력하여 기존 고압 수은등에 비하여 노광 시간이 단축되는 장점이 있으나, 반면에 지극히 짧은 노광 시간에 의하여 감광성 수지 도막의 하층부까지 빛의 에너지가 도달하지 못하여 도막 전체적으로 충분한 경화 반응이 일어나지 못하여 현상 과정에서 화소 패턴이 탈/박리되기 쉽다는 문제점을 안고 있다. 이러한 미경화 화소 패턴은 또한 후공정에서도 탈/박리 되기 쉽고 진공, 가열 등의 환경에서 불순물을 배출함으로써 컬러 필터의 잔상 등에도 영향을 미쳐 불량율을 증가시키는 원인이 된다.
또한 광원이 고정된 상태에서 하부 기판이 이동하면서 노광되는 장치의 특성상 기존 착색 감광성 수지 조성물은 감도가 떨어져 화소 패턴의 표면부가 고르게 노광되지 못하여 현상 후 미세한 얼룩이 발생하여 컬러 필터의 색순도를 저하시킨다는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 목적은 단파장 레이저 노광 장치에서 고감도이고, 단파장 레이저 광원의 노광에 의해 고밀착성을 띄는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 이용한 고신뢰성 및 고품질의 컬러 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 컬러 필터를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 화학식 1로 표시되는 옥심 에스테르계 중합 개시제를 포함하는 광중합 개시제(A), 화학식 2로 표시되는 실리콘 화합물(B), 결합제 수지(C), 광중합성 화합물(D), 착색 재료(E) 및 용제(F)를 포함하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다:
<화학식 1>
Figure 112009015674040-PAT00001
(상기 식에서, R1, R2, R3는 각각 독립적으로, 수소 원자, R, OR, COR, SR, CONRR' 또는 CN이며, R 및 R'은 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 6~12의 아릴기, 탄소 원자수 7~13의 아랄킬기 또는 탄소 원자수 5~7의 복소환기를 나타내며, 이들은 할로겐 원자 또는 복소환기로 치환 또는 비치환되며, 이들 중, 알킬기 및 아랄킬기의 알킬렌 부분은 불포화 결합, 에테르 결합, 티오에테르 결합, 에스테르 결합에 의해 연결될 수 있으며, 상기 R 및 R'는 함께 고리를 형성할 수 있다. R4, R5, R6, R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타내며, R8은 탄소 원자수 0~10의 알킬기 나타내고, Y1, Y2, Y3는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 유황 원자를 나타내고, X는 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타낸다.)
<화학식 2>
Figure 112009015674040-PAT00002
(상기 식에서, R1은 글리시딜기, (메타)아크릴로일기, 아미노프로필기, 머켑토프로필기, 시아노프로필기, 및 이소시아네이토프로필기로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기이거나 상기 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기를 갖는 탄소 원자수 1~20의 지방족 또는 방향족 탄화수소이며, R2는 수소 원자, 메틸기, 에틸기 또는 히드록시기이고, n은 1~13의 정수이다.)
또한 본 발명은 상기 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 소정의 패턴으로 형성한 후 노광, 현상하여 형성되는 컬러층을 포함하여 이루어진 컬러 필터를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 컬러 필터를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물은 특정 개시제 및 실리콘 화합물을 포함함으로써 지극히 적은 노광량의 단파장 레이저 광원으로 노광함에 있어서도 감도(sensitivity) 및 분해능(resolution)이 뛰어나고, 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물과 기재 사이의 밀착력이 우수하여, 현상 과정 중에 패턴의 뜯김 없는 신뢰성이 우수한 특성을 발휘할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물은 컬러 필터의 제조에 적용할 경우 공정 시간이 단축되고 공정 특성이 개선되며 화소부에 표면 불량 등이 발생하지 않아 고신뢰성 및 고품질의 컬러 필터 제조를 가능하게 한다.
따라서, 본 발명에 따른 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물은 전자 공업 분야에서의 액정 표시 장치용 컬러 필터를 비롯한 각종 고품질의 컬러 필터 제조에 매우 바람직하게 사용할 수 있다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나. 이는 설명을 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하는 방법으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 광중합 개시제(A), 실리콘 화합물(B), 결합제 수지(C), 광중합성 화합물(D), 착색 재료(E) 및 용제(F)를 포함하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.
광중합 개시제(A)
본 발명에 따른 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시제(A)로 하기 화학식 1의 옥심 에스테르계 광중합 개시제를 포함한다.
<화학식 1>
Figure 112009015674040-PAT00003
(상기 식에서, R1, R2, R3는 각각 독립적으로, 수소 원자, R, OR, COR, SR, CONRR' 또는 CN이며, R 및 R'은 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 6~12의 아릴기, 탄소 원자수 7~13의 아랄킬기 또는 탄소 원자수 5~7의 복소환기를 나타내며, 이들은 할로겐 원자 또는 복소환기로 치환 또는 비치환되며, 이들 중, 알킬기 및 아랄킬기의 알킬렌 부분은 불포화 결합, 에테르 결합, 티오에테르 결합, 에스테르 결합에 의해 연결될 수 있으며, 상기 R 및 R'는 함께 고리를 형성할 수 있다. R4, R5, R6, R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타내며, R8은 탄소 원자수 0~10의 알킬기 나타내고, Y1, Y2, Y3는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 유황 원자를 나타내고, X는 할로겐 원자 또는 탄소 원 자수 1~8의 알킬기를 나타낸다.)
바람직하게는 상기 화학식 1에서 R 및 R'로 나타내는 알킬기로서는 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 아밀, 이소아밀, tert-아밀, 헥실, 헵틸, 옥틸, 이소옥틸, 2-에틸헥실, tert-옥틸, 노닐, 이소노닐, 데실, 이소데실, 비닐, 아릴, 부테닐, 에티닐, 프로피닐, 메톡시에틸, 에톡시에틸, 프로피록시에틸, 메톡시에톡시에틸, 에톡시에톡시에틸, 프로피록시에톡시에틸, 메톡시프로필, 모노플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 트리플루오로에틸, 퍼플루오로에틸, 2-(벤조옥사졸-2'-일)에테닐 등을 들 수 있고, 그 중에서도 탄소 원자수 1~8의 알킬기가 바람직하다. 또한 R 및 R'로 나타내는 아릴기로서는 예를 페닐, 트릴, 크실릴, 에틸페닐, 클로로페닐, 나프틸, 안트릴(anthryl), 페난트레닐(phenan threnyl) 등을 들 수 있고, 그 중에서도 탄소 원자수 6~12의 아릴기가 바람직하다. 또한 R 및 R'로 표시되는 아랄킬기로서는 예를 들면 벤질, 클로로벤질, α-메틸벤질, α,α-디메틸벤질, 페닐에틸, 페닐에테닐 등의 탄소 원자수 7~13의 아랄킬기를 바람직하게 들 수 있다. R 및 R'로 나타내는 복소환기로서는 예를 들면, 피리딜, 피리미딜, 푸릴(furyl), 티오페닐 등의 탄소 원자수 5~7의 복소환기를 바람직하게 들 수 있다. 또한 R 및 R'가 함께 되어 형성할 수 있는 고리(環)로서는 예를 들면 피페리딘 고리, 모르폴린 고리 등의 탄소 원자수 5~7의 고리를 바람직하게 들 수 있다. 또한 R 및 R'은 불소, 염소, 브롬, 요오드도 등의 할로겐 원소로 치환되거나 피리딜, 피리미딜, 푸릴, 벤조옥사졸-2-일, 테트라히드로피라닐, 피롤리딜(pyrrolidyl), 이미다졸리딜, 피라졸리 딜(pyrazolidyl), 티아졸리딜(thiazolidyl), 이소티아졸리딜(isothiazolidyl), 옥사졸리딜(oxazolidyl), 이소옥사졸리딜(isooxazolidyl), 피페리딜(piperidyl), 피페라딜(piperadyl), 모르폴리닐 등의 탄소 원자수 5~7의 복소환기로 치환될 수 있다.
X로 나타내는 할로겐 원자로서는 불소, 염소, 브롬, 요오드를 들 수 있다. 또한 X로 나타내는 알킬기는 할로겐 원자로 치환되거나 치환되지 않은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 아밀, 이소아밀, tert-아밀, 헥실, 헵틸, 옥틸, 이소옥틸, 2-에틸헥실, tert-옥틸을 들 수 있다. 상기 화학식 1에 있어서 R4, R5, R6, R7으로 나타내는 할로겐 원자로서는 불소, 염소, 브롬, 요오드를 들 수 있다. 또한 상기 화학식 1에 있어서, R4, R5, R6, R7으로 나타내는 알킬기는 할로겐 원자로 치환되거나 치환되지 않은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 아밀, 이소아밀, tert-아밀, 헥실, 헵틸, 옥틸, 이소옥틸, 2-에틸헥실, tert-옥틸을 들 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 본 발명의 옥심 에스테르 화합물의 바람직한 구체예로서는 하기의 화학식 3 내지 15의 화합물을 들 수 있다. 단 본 발명은 이하의 화합물에 의해 하등 제한을 받는 것은 아니다.
<화학식 3>
Figure 112009015674040-PAT00004
<화학식 4>
Figure 112009015674040-PAT00005
<화학식 5>
Figure 112009015674040-PAT00006
<화학식 6>
Figure 112009015674040-PAT00007
<화학식 7>
Figure 112009015674040-PAT00008
<화학식 8>
Figure 112009015674040-PAT00009
<화학식 9>
Figure 112009015674040-PAT00010
<화학식 10>
Figure 112009015674040-PAT00011
<화학식 11>
Figure 112009015674040-PAT00012
<화학식 12>
Figure 112009015674040-PAT00013
<화학식 13>
Figure 112009015674040-PAT00014
<화학식 14>
Figure 112009015674040-PAT00015
<화학식 15>
Figure 112009015674040-PAT00016
상기 화학식 1의 구조를 갖는 시판품으로서 N-1919(가부시키 ADEKA) 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물에 첨가되는 광중합 개시제(A)는 상기한 화학식 1의 광중합 개시제 이외의 다른 광중합 개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 화학식 1의 광중합 개시제는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 광중합 개시제에 대하여 질량 분율로 50질량% 이상 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 60 내지 70질량%인 것이 좋다.
상기 범위로 화학식 1의 광중합 개시제가 포함될 경우 저노광량에서도 감도와 신뢰성이 우수하여 화소부에 표면 불량 등이 발생하지 않고, 바탕 표면의 평탄성도 우수하며, 패턴의 손실이 없는 좋은 테이퍼와 직진성을 확보할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 옥심 에스테르계 광중합 개시제 이외의 광중합 개시제로는 예를 들어, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 옥심 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물로서는, 예를 들면, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2- 모르폴리노프로판-1-온, 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.
또한 상기 아세토페논계 화합물로서는 상기에서 나열한 화합물들 이외에 하기 화학식 16으로 표시되는 화합물을 사용할 수도 있다.
<화학식 16>
Figure 112009015674040-PAT00017
상기 화학식 16에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 수산기, 탄소 원자수 1 내지 12의 알킬기에 의해 치환 또는 비치환된 페닐기, 소 원자수 1 내지 12의 알킬기에 의해 치환 또는 비치환된 벤질기, 또는 탄소 원자수 1 내지 12의 알킬기에 의해 치환 또는 비치환된 나프틸기를 나타낸다.
상기 화학식 16으로 표시되는 화합물은 구체적으로 2-메틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-에틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-프로필-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-부틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-메틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-메틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-에틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-에틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-메틸-2-메틸아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1- 온, 2-메틸-2-디메틸아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-메틸-2-디에틸아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸계 화합물은 구체적으로 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(알콕시페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(트리알콕시페닐)비이미다졸, 상기 비이미다졸 화합물에서 4,4',5,5' 위치의 페닐기가 카르보알콕시기에 의해 치환되어 있는 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2,2'비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸이 바람직하게 사용된다.
상기 옥심 화합물로서는, 예를 들면 하기 화학식 17의 0-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온 등을 들 수 있다.
<화학식 17>
Figure 112009015674040-PAT00018
또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 정도이면 이 분야에서 통상 사용되고 있는 그 밖의 광중합 개시제 등을 추가로 병용할 수도 있다. 그 밖의 광중합 개시제로서는, 예를 들면 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 안트라센계 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 벤조인계 화합물로서는, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 안트라센계 화합물로서는, 예를 들면 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10- 디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다.
그 밖에 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 페닐클리옥실산 메틸, 티타노센 화합물 등을 그 밖의 광중합 개시제로서 들 수 있다.
또한, 연쇄 이동을 일으킬 수 있는 기를 갖는 광중합 개시제를 사용할 수도 있고, 이 광중합 개시제로서는, 예를 들면 일본 특허 공표 2002-544205호 공보에 기재되어 있는 것을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제(A)는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성 물 중의 고형분에 대하여 질량 분율로 3~20질량%, 보다 바람직하게는 5~10질량%로 포함되는 것이 바람직하다. 광중합 개시제(A)가 상기 함량 범위 내로 포함되어야, 고감도화하여 노출 시간이 단축되어 생산성이 향상되며, 또한 높은 해상도를 유지할 수 있으므로 바람직하다.
본 발명에 따르면 광중합 개시제(A)에 광중합 개시 보조제(A-1)을 병용하는 것이 바람직하다. 광중합 개시 보조제(A-1)을 병용하면, 이들을 함유하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물은 더욱 고감도가 되어 이 조성물을 사용하여 컬러 필터를 형성할 때의 생산성이 향상되므로 바람직하다.
상기 광중합 개시 보조제(A-1)의 사용량은 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 질량 분율로 통상 0.1 내지 50질량%, 바람직하게는 1 내지 40질량%이다. 또한, 광중합 개시 보조제(A-1)의 사용량이 상기의 범위에 있으면 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 이 조성물을 사용하여 형성되는 컬러 필터의 생산성이 향상되기 때문에 바람직하다.
광중합 개시 보조제(A-1)로서는 아민 화합물, 카르복실산 화합물이 바람직하게 사용된다.
상기 아민 화합물의 구체예로서는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 지방족 아민 화합물, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산2-에틸헥실, 벤조산2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노) 벤조페논(통칭 : 미힐러 케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 아민 화합물로서는 방향족 아민 화합물이 바람직하게 사용된다.
상기 카르복실산 화합물은 구체적으로 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등의 방향족 헤테로아세트산류를 들 수 있다.
<실리콘 화합물(B)>
본 발명에 따른 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물은 실리콘 화합물(B)을 포함한다.
상기 실리콘 화합물(B)은 다음의 화학식 2로 표시되며, 졸-겔 공정을 통해 케이지형 또는 래더형 구조 등의 입체적인 혼합형 구조를 갖는 것이 좋다.
<화학식 2>
Figure 112009015674040-PAT00019
(상기 식에서, R1은 글리시딜기, (메타)아크릴로일기, 아미노프로필기, 머켑토프로필기, 시아노프로필기, 및 이소시아네이토프로필기로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기이거나 상기 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유 기 관능기를 갖는 탄소 원자수 1~20의 지방족 또는 방향족 탄화수소이며, R2는 수소 원자, 메틸기, 에틸기 또는 히드록시기이고, n은 1~13의 정수이다.)
제한되지 않으나 상기 화학식 2에서 R1은 (메타)아크릴로일기인 것이 보다 바람직하다.
상기 화학식 2로 표현되는 실리콘 화합물(B)은 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-머켑토프로필트리메톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리클로로실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란 또는 3-아크릴옥시프로필트리클로로실란에서 선택되는 화합물을 단독 또는 둘 이상의 조합으로 하여 졸-겔 공정을 거쳐 제조된 것을 사용할 수 있고, 그 중에서도 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리클로로실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란 또는 3-아크릴옥시프로필트리클로로실란에서 선택된 화합물을 각각 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 하여 졸-겔 공정을 거쳐 제조된 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란으로부터 졸- 겔 공정을 통해 얻어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실리콘 화합물(B)은 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 질량 분율로 0.1~2.0질량%, 보다 바람직하게는 0.3~0.8질량%로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 화합물(E)의 함량이 상기 기준으로 0.1중량% 미만이면 기판 및 차광층과의 접착력이 좋지 않아 패턴이 뜯겨나가게 되며, 2중량%를 초과하면 하층막 또는 기판에 잔막이 형성되어 현상 속도가 느려지거나 잔사가 발생할 수 있다. 특히 실리콘 화합물(B)은 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 광중합 개시제(A) 100질량부에 대하여 1~10질량부, 보다 바람직하게는 5~10질량부가 포함되는 것이 광중합 개시제의 고감도화 효과와 함께 기판에의 밀착성을 극대화시킬 수 있다.
<결합제 수지(C)>
본 발명의 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물에 함유되는 결합제 수지(C)는 착색 재료(E)에 대한 결합제 수지로서 작용을 하는 것으로서, 컬러 필터의 제조를 위한 현상 단계에서 사용된 알칼리성 현상액에 용해 가능한 중합체라면 모두 사용할 수 있다.
상기 결합제 수지(C)는 예를 들면 카르복실기 함유 단량체, 및 이 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 카르복실기 함유 단량체로서는, 예를 들면 불포화 모노카르복실산이나, 불포화 디카르복실산, 불포화 트리카르복실산 등의 분자 중에 1개 이상의 카르복실기를 갖는 불포화 다가 카르복실산 등의 불포화 카르복실산 등을 들 수 있다.
여기서, 불포화 모노카르복실산으로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, α-클로로아크릴산, 신남산 등을 들 수 있다.
상기 불포화 디카르복실산으로서는, 예를 들면 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산 등을 들 수 있다.
상기 불포화 다가 카르복실산은 산무수물일 수도 있으며, 구체적으로는 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물 등을 들 수 있다.
또한, 상기 불포화 다가 카르복실산은 그의 모노(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르일 수도 있으며, 예를 들면 숙신산모노(2-아크릴로일옥시에틸), 숙신산모노(2-메타크릴로일옥시에틸), 프탈산모노(2-아크릴로일옥시에틸), 프탈산모노(2-메타크릴로일옥시에틸) 등을 들 수 있다.
상기 불포화 다가 카르복실산은 그 양말단 디카르복시 중합체의 모노(메타)아크릴레이트일 수도 있으며, 예를 들면 ω-카르복시폴리카프로락톤모노아크릴레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
이들 카르복실기 함유 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 카르복실기 함유 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌, o-비닐톨루엔, m-비닐톨루엔, p-비닐톨루엔, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르, 인덴 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, i-프로필아크릴레이트, i-프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, i-부틸아크릴레이트, i-부틸메타크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 3-히드록시프로필아크릴레이트, 3-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 3-히드록시부틸아크릴레이트, 3-히드록시부틸메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸메타크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 2-페녹시에틸메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜메타크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 이소보닐메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐아크릴레이트, 디시클로펜타디에틸메타크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 글리세롤모노아크릴레이트, 글리세롤모노메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 에 스테르류; 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 2-아미노프로필아크릴레이트, 2-아미노프로필메타크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, 3-아미노프로필아크릴레이트, 3-아미노프로필메타크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 아미노알킬에스테르류; 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 글리시딜에스테르류; 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐, 벤조산비닐 등의 카르복실산 비닐에스테르류; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 알릴글리시딜에테르 등의 불포화 에테르류; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 시안화비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, α-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드, N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류; 말레이미드, N-페닐말레이미드. N-시클로헥실말레이미드 등의 불포화 이미드류; 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 지방족 공액 디엔류; 폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리-n-부틸아크릴레이트, 폴리-n-부틸메타크릴레이트, 폴리실록산의 중합체 분자쇄의 말단에 모노아크릴로일기 또는 모노메타크릴로일기를 갖는 거대 단량체류 등을 들 수 있다. 이들 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 결합제 수지(C) 중의 카르복실기 함유 단량체 단위의 함유량은, 질량 분율로 통상 10 내지 50질량％이고, 바람직하게는 15 내지 40질량％이며, 보다 바 람직하게는 25 내지 40질량％이다. 카르복실기 함유 단량체 단위의 함유량이 10 내지 50질량％이면 현상액에 대한 용해성이 양호하고, 현상시 패턴이 정확하게 형성되기 때문에 바람직하다.
상기 결합제 수지로서는, 예를 들면 (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/스티렌/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체, (메타)아크릴산/숙신산 모노(2-아크릴로일옥시)/스티렌/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체, (메타)아크릴산/숙신산 모노(2-아크릴로일옥시에틸)/스티렌/알릴(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드/스티렌/글리세롤모노(메타)아크릴레이트 공중합체 등을 들 수 있다.이들 중에서 (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/스티렌 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아 크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/스티렌 공중합체가 바람직하게 사용된다.
본 발명의 결합제 수지는 산가가 20 내지 200(mgKOH/g)의 범위인 것이 바람직하다. 산가가 상기 범위에 있으면, 현상액 중의 용해성이 향상되어, 비-노출부가 쉽게 용해되고 감도가 증가하여, 결과적으로 노출부의 패턴이 현상시에 남아서 잔막율(film remaining ratio)을 개선하게 되어 바람직하다. 여기서 산가란, 아크릴계 중합체 1g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.
또한, 겔투과 크로마토그래피(GPC; 테트라히드로퓨란을 용출 용매로 함)로 측정한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(이하, 간단히 '중량 평균 분자량'이라고 한다)인 3,000 내지 200,000, 바람직하게는 5,000 내지 100,000인 알칼리 가용성 수지가 바람직하다. 분자량이 상기 범위에 있으면, 코팅 필름의 경도가 향상되어, 잔막율이 높고, 현상액 중의 비-노출부의 용해성이 탁월하고 해상도가 향상되므로 바람직하다.
본 발명에 따른 결합제 수지(C)는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 질량 분율로 10~80질량%, 바람직하게는 20~70질량%로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위이면 패턴이 형성될 수 있고, 해상도 및 잔막률이 향상되기 때문에 바람직하다.
<광중합성 화합물(D)>
본 발명의 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물에 함유되는 광중합성 화합물(D)은 광 및 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체 및 그 밖의 다관능 단량체를 포함할 수 있다.
상기 단관능 단량체로는 구체적으로 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 2관능 단량체로는 구체적으로 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
그 밖의 다관능 단량체로는 구체적으로 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 티펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
이들 중에서 2관능 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용된다.
상기 광중합성 화합물(D)은 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 질량 분율로 1~80질량%로 포함하는 것이 바람직하다. 광중합성 화합물(D)가 상기 범위이면 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.
<착색 재료(E)>
본 발명에서 사용되는 착색 재료(E)는 색조가 한정되지 않으며, 얻어지는 컬 러 필터의 용도에 따라서 선정 가능하다. 구체적으로 안료, 염료 또는 천연 색소 중 어느 하나일 수 있으며 이 중에서도 내열성, 발색성이 우수하다는 점에서 유기 안료가 바람직하게 사용된다. 유기 안료 및 무기 안료로서 구체적으로는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트(Pigment)로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있다.
좀더 구체적으로는, C.I. 피그먼트 옐로우 1, C.I. 피그먼트 옐로우 3, C.I. 피그먼트 옐로우 12, C.I. 피그먼트 옐로우 13, C.I. 피그먼트 옐로우 14, C.I. 피그먼트 옐로우 15, C.I. 피그먼트 옐로우 16, C.I. 피그먼트 옐로우 17, C.I. 피그먼트 옐로우 20, C.I. 피그먼트 옐로우 24, C.I. 피그먼트 옐로우 31, C.I. 피그먼트 옐로우 53, C.I. 피그먼트 옐로우 83, C.I. 피그먼트 옐로우 86, C.I 피그먼트 옐로우 93, C.I. 피그먼트 옐로우 94, C.I. 피그먼트 옐로우 109, C.I. 피그먼트 옐로우 110, C.I. 피그먼트 옐로우 117, C.I. 피그먼트 옐로우 125, C.I. 피그먼트 옐로우 128, C.I. 피그먼트 옐로우 137, C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I 피그먼트 옐로우 147, C.I. 피그먼트 옐로우 148, C.I. 피그먼트 옐로우 150, C.I. 피그먼트 옐로우 153, C.I 피그먼트 옐로우 154, C.I 피그먼트 옐로우 166, C.I. 피그먼트 옐로우 173, 피그먼트 옐로우 180, 피그먼트 옐로우 185, C.I. 피그먼트 옐로우 194, C.I. 피그먼트 옐로우 214 등의 황색 안료; C.I. 피그먼트 오렌지(Pigment Orange) 13, C.I. 피그먼트 오렌지 31, C.I 피그먼트 오렌지 36, C.I. 피그먼트 오렌지 38, C.I. 피그먼트 오렌지 40, C.I. 피그먼트 오렌지 42, C.I. 피그먼트 오렌지 43, C.I. 피그먼트 오렌지 51, C.I. 피그먼트 오렌지 55, C.I. 피그먼트 오렌지 59, C.I. 피그먼트 오렌지 61, C.I. 피그먼트 오렌지 64, C.I. 피그먼트 오렌지 65, C.I. 피그먼트 오렌지 71, C.I. 피그먼트 오렌지 73 등의 오렌지색 안료; C.I. 피그먼트 레드(Pigment Red) 9, C.I. 피그먼트 레드 97, C.I. 피그먼트 레드 105, C.I. 피그먼트 레드 122, C.I. 피그먼트 레드 123, C.I. 피그먼트 레드 144, C.I. 피그먼트 레드 149, C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 168, C.I. 피그먼트 레드 176, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 180, C.I. 피그먼트 레드 192, C.I. 피그먼트 레드 209, C.I. 피그먼트 레드 215, C.I. 피그먼트 레드 216, C.I. 피그먼트 레드 224, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 264, C.I. 피그먼트 레드 265 등의 적색 안료; C.I. 피그먼트 블루(Pigment Blue) 15, C.I. 피그먼트 블루 15:3, C.I 피그먼트 블루 15:4, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 블루 60 등의 청색 안료; C.I. 피그먼트 바이올렛(Pigment Violet) 1, C.I. 피그먼트 바이올렛 19, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 바이올렛 29, C.I, 피그먼트 바이올렛 32, C.I. 피그먼트 바이올렛 36, C.I. 피그먼트 바이올렛 38 등의 바이올렛색 안료; C.I. 피그먼트 그린(Pigment Green) 7, C.I. 피그먼트 그린 36, C.I. 피그먼트 그린 58 등의 녹색 안료; C.I. 피그먼트 브라운(Pigment Brown) 23, C.I. 피그먼트 브라운 25 등의 브라운색 안료; C.I. 피그먼트 블랙(Pigment Black) 1, C.I. 피그먼트 블랙 7등의 흑색 안료 등을 들 수 있다. 이중에서 C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 150, C.I 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 209, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 그린 36 및 C.I. 피그먼트 그린 58로부터 선택된 하나 이상의 안료를 함유하는 것이 바람직하다.
특히 이들 유기 안료 및 무기 안료는 각각 단독으로 사용될 수 있고, 2종류 이상을 혼합하여 사용될 수도 있다. 예를 들면, 적색 화소를 형성하는 데는 C.I 피그먼트 레드 254 및 C.I. 피그먼트 옐로우 139를 함유하는 것, 녹색 화소를 형성하는 데는 C.I. 피그먼트 그린 36, C.I. 피그먼트 그린 58, C.I. 피그먼트 옐로우 150 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 함유하는 것, 청색 화소를 형성하는 데는 C.I. 피그먼트 블루 15:6을 함유하는 것이 각각 바람직하다.
이러한 착색 재료(E)의 함유량은 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 질량 분율로 통상 10 내지 70중량%, 바람직하게는 20 내지 60중량%의 범위이다. 상기 범위에 있으면, 컬러 필터로 만들어졌을 때의 컬러 농도가 충분하고 조성물 중합체가 조성물 중에 필요량으로 함유될 수 있으므로, 기계적 강도가 충분한 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명에서 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 조성물 중의 고형분이란, 용제를 제거한 성분의 합계를 의미한다.
상기 안료 중 유기 안료는, 필요에 따라서, 산성기 또는 염기성기가 도입된 안료 유도체 등을 이용한 표면 처리, 중합체 화합물 등에 의한 안료의 표면의 그래프트 처리, 황산 미립화법(refinement) 등에 의한 미립화 처리, 또는 불순물을 제거하기 위한 유기 용매 및 물 등에 의한 세정 처리, 이온성 불순물의 이온 교환법 등에 의한 제거 처리 등을 할 수 있다.
착색 재료(E)의 입경이 균일한 것이 바람직하다. 착색 재료가 안료인 경우에는, 안료 분산제를 함유시켜 분산 처리를 수행함으로써, 안료가 용액 중에서 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.
상기 안료 분산제로서는, 예를 들어, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계 및 폴리아민계 등의 계면활성제를 사용할 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
안료 분산제를 사용하는 경우, 그의 사용량은 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 착색 재료 1중량부 당 바람직하게는 1중량부 이하이고, 보다 바람직하게는 0.05중량부 이상 0.5중량부 이하이다. 안료 분산제의 사용량이 상기 범위에 있으면, 균일한 분산 상태의 안료가 얻어지므로 바람직하다.
<용제(F)>
본 발명의 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물에 함유되는 용제(F)는 특별히 제한되지 않으며 착색 감광성 수지 조성물의 분야에서 사용되고 있는 각종 유기 용제를 사용할 수 있다.
본 발명의 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 용제(F)의 함유량은 그것을 포함하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 전체량에 대하여 질량 분율로, 통상 60 내지 90질량%, 바람직하게는 70 내지 85질량%이다. 용제(F)의 함유량이 상기의 기준으로 60 내지 90질량%의 범위이면 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우 가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지기 때문에 바람직하다.
사용가능한 용제(F)의 구체예로서는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알콜류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류; γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기의 용제 중, 도포성, 건조성면을 고려할 때 바람직하게는 상기 용제 중에서 비점이 100 내지 200℃인 유기 용제를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산에틸이나 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클 로헥사논, 3-에톡시프로피온산에틸 또는 3-메톡시프로피온산메틸 등을 사용할 수 있다.
이들 용제(F)는 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물에는 필요에 따라 상술한 성분들 이외에 충진제, 다른 고분자 화합물, 안료 분산제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제를 병행하는 것도 가능하다.
상기 충진제는 구체적으로 유리, 실리카, 알루미나 등을 들 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물로서는 구체적으로 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
상기 안료 분산제로서는 시판되는 계면 활성제를 이용할 수 있고, 예를 들면 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성 등의 계면 활성제 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
상기의 계면 활성제로서, 예를 들면 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급아민변성폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등이 있으며 이외에, 상품명으로 KP(신에쯔 가가꾸 고교㈜ 제조), 폴리플로우(POLYFLOW)(교에이샤 가가꾸㈜ 제조), 에프톱(EFTOP)(토켐 프로덕츠사 제조), 메 가팩(MEGAFAC)(다이닛본 잉크 가가꾸 고교㈜ 제조), 플로라드(Flourad)(스미또모 쓰리엠㈜ 제조), 아사히가드(Asahi guard), 서플론(Surflon)(이상, 아사히 글라스㈜ 제조), 솔스퍼스(SOLSPERSE)(제네까㈜ 제조), EFKA(EFKA 케미칼스사 제조), PB 821(아지노모또㈜ 제조) 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제로서는 구체적으로 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 응집 방지제로서는 구체적으로 폴리아크릴산나트륨 등을 들 수 있다.
본 발명의 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물은, 예를 들면 이하와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 착색 재료(E)를 미리 용제(F)와 혼합하여 착색 재료의 평균 입경이 0.2㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제가 사용되고, 또한 결합제 수지(C)의 일부 또는 전부가 배합되는 경우도 있다. 얻어진 분산액(이하, 밀 베이스라고 하는 경우도 있음)에 결합제 수지(C)의 나머지, 다관능 첨가제, 광중합성 화합물(D) 및 광중합 개시제(A), 필요에 따라 사용되는 그 밖의 성분, 필요에 따라 추가의 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하면 목적하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 얻을 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물의 패턴 형성방법은, 전술한 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 기재상 에 도포하는 단계, 상기 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물의 일부 영역을 선택적으로 노광하는 단계 및 상기 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물의 노광 영역 또는 비노광 영역을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.
그 일례로서, 아래와 같이하여 기재 상에 전술한 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고, 광 경화 및 현상을 하여 패턴을 형성하게 되어, 착색 화소(착색 화상)로 사용할 수 있게 된다. 여기서 기재는 유리 혹은 실리콘 웨이퍼를 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
우선, 본 발명에 따른 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 기재에 도포하거나 또는 먼저 형성된 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물의 고형분을 포함하는 층 위에 도포하여 예비 건조함으로써 용제 등의 휘발 성분을 제거하여 평활한 도막을 얻는다. 이 때의 도막의 두께는 대개 0.5㎛ 내지 4㎛ 정도이다.
상기와 같이 하여 얻어진 도막에 목적하는 패턴을 얻기 위해 마스크를 통해 특정 영역에 자외선을 조사한다. 이때, 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 마스크와 기판이 정확히 위치가 맞도록 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이후, 경화가 종료된 도막을 알칼리 수용액에 접촉시켜 비노광 영역을 용해시키고 현상함으로써 목적하는 패턴을 제조할 수 있게 된다. 현상 후, 필요에 따라 120 내지 230℃에서 10 내지 60분 정도의 후건조를 실시할 수 있다.
패턴화 노광 후의 현상에 사용하는 현상액은 통상 알칼리성 화합물과 계면 활성제를 포함하는 수용액이다.
알칼리성 화합물은 무기 및 유기 알칼리성 화합물 중 어느 것이어도 좋다. 무기 알칼리성 화합물의 구체예로서는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산수소이나트륨, 인산이수소나트륨, 인산수소이암모늄, 인산이수소암모늄, 인산이수소칼륨, 규산나트륨, 규산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 붕산나트륨, 붕산칼륨, 암모니아 등을 들 수 있다. 또한, 유기 알칼리성 화합물의 구체예로서는 테트라메틸암모늄히드록시드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록시드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 에탄올아민 등을 들 수 있다. 이들 무기 및 유기 알칼리성 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
알칼리 현상액 중의 상기 알칼리성 화합물의 바람직한 농도는 0.01 내지 10질량%의 범위이고, 보다 바람직하게는 0.03 내지 5질량%이다.
알칼리 현상액 중의 계면 활성제는 비 이온계 계면 활성제, 음 이온계 계면 활성제 또는 양 이온계 계면 활성제 중 모두 사용할 수 있다. 상기 비 이온계 계면 활성제의 구체예로서는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥 시에틸렌지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있다. 상기 음이온계 계면 활성제의 구체예로서는 라우릴알콜황산에스테르나트륨이나 올레일알콜황산에스테르나트륨 등의 고급 알콜황산에스테르 염류, 라우릴황산나트륨이나 라우릴황산암모늄 등의 알킬황산염류, 도데실벤젠술폰산나트륨이나 도데실나프탈렌술폰산나트륨 등의 알킬아릴술폰산염류 등을 들 수 있다. 상기 양이온계 계면 활성제의 구체예로서는 스테아릴아민염산염이나 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염 또는 4급암모늄염 등을 들 수 있다. 상기 이들 계면 활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
알칼리 현상액 중의 상기 계면 활성제의 농도는, 통상 0.01 내지 10질량%, 바람직하게는 0.05 내지 8질량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5질량%이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 컬러 필터를 설명한다.
본 발명에 따른 컬러 필터는 전술한 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 소정의 패턴으로 노광, 현상하여 형성되는 컬러층을 포함하여 이루어진다.
단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물의 패턴 형성방법은 전술한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략한다.
전술한 바와 같이 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 용액의 도포, 건조, 얻어지는 건조 도막에의 패턴화 노광, 그리고 현상이라는 각 조작을 거쳐 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 착색 재료의 색에 상당하는 화소 또는 블랙 매트릭스가 얻어지고, 또한 이러한 조작을 컬러 필터에 필 요로 하는 색의 수만큼 반복함으로써 컬러 필터를 얻을 수 있다. 컬러 필터의 구성 및 제조방법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 제조된 컬러 필터는 면내의 막 두께차가 적고, 예를 들면 0.5 내지 4㎛의 막 두께로 면내 막 두께차를 0.15㎛ 이하, 나아가 0.05㎛ 이하로 할 수 있다. 따라서, 이렇게 해서 얻어지는 컬러 필터는 평활성이 우수하고, 이것을 컬러 액정 표시 장치, 촬상 소자에 조립함으로써 우수한 품질의 액정 표시 장치, 촬상 소자를 높은 수율로 제조할 수 있다.
본 발명은 전술한 컬러 필터를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 액정 표시 장치는 전술한 컬러 필터를 구비한 것을 제외하고는 본 기술분야에서 알려진 구성을 포함한다. 즉, 본 발명의 컬러 필터를 적용할 수 있는 액정 표시 장치는 모두 본 발명에 포함된다. 일례로, 박막트랜지스터(TFT소자), 화소 전극 및 배향층을 구비한 대향 전극 기판을 소정의 간격으로 마주 향하게 하고, 이 간극부에 액정 재료를 주입하여 액정층으로 한 투과형의 액정 표시 장치를 들 수 있다. 또한, 컬러 필터의 기판과 컬러층 사이에 반사층을 설치한 반사형의 액정 표시 장치도 있다.
또 다른 일례로, 컬러 필터의 투명 전극 위에 합쳐진 TFT(박막 트랜지스터:Thin Film Transistor) 기판 및, TFT 기판이 컬러 필터와 중첩하는 위치에 고정된 백라이트를 포함한 액정 표시 장치를 들 수 있다. 상기 TFT 기판은 컬러 필터의 주변 표면을 둘러싸는 광방지 수지(light-proof resin)로 이루어진 외부 프레임, 외부 프레임 내에 부과된 네마틱 액정으로 이루어진 액정층, 액정층의 각 영역마다 제공된 다수의 화소 전극, 화소 전극이 형성된 투명 유리 기판, 및 투명 유리 기판의 노출된 표면 위에 형성된 편광판을 구비할 수 있다.
편광판은 수직으로 가로지르는 편광 방향을 가지며, 폴리비닐알콜과 같은 유기 재료로 구성되어 있다. 다수의 화소 전극은 각각 TFT 기판의 유리 기판위에 형성된 복수의 박막 트랜지스터와 연결되어 있다. 만일 특정의 화소 전극에 소정의 전위차가 적용되면, 소정의 전압이 특정 화소 전극과 투명 전극사이에 적용된다. 따라서, 전압에 따라 형성된 전기장이 액정층의 특정 화소 전극에 해당하는 영역의 배향을 변화시킨다.
이하에서는, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이것들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위내에의 모든 변경을 함유하고 있다.
이하의 실시예, 비교예에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준이다.
먼저, 본 발명에 따른 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 제조하기 위하여, 실리콘 화합물로써 가수분해 반응을 거친 유기 관능기를 갖는 실리콘 화합물을 준비하였다. 하기의 합성예 1, 2, 3은 밀착성 증진을 위한 실리콘 화합물을 제조하는 합성예이다.
<합성예 1>
교반기, 온도계 및 pH메타를 구비한 반응 용기에 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(MTMS:GE-도시바 제조 A-174) 80ml를 넣고, 메탄올 15ml에 pH2.5인 말론산 수용액 5ml을 혼합 제조한 혼합액 20ml을 드롭핑 펀넬에 넣고, 반응 용기를 교반하면서 상온에서 메탄올과 말론산 수용액 혼합액을 30분에 걸쳐서 적하하였다. 적하 종료 후, 상온을 유지하면서 2시간 교반하였다. 2시간 교반 후 용매를 감압하에서 용매를 제거하였다. 무수황산마그네슘으로 잔존하고 있는 증류수를 탈수하고, 무수황산마그네슘을 여과분별하였다. 상기 과정에서, 최종적으로 얻어지는 실리콘 화합물은 밀착성 증진에 최적의 성능을 나타내는 무색의 점성 액체인 실리콘 졸 상태로 존재하게 된다.
<합성예 2>
합성예 1과 동일하게 용기에 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란을 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMS:GE-도시바 제조 A-187)으로 변경한 것 이외에는 합성예 1과 동일하게 합성하였다.
<실시예 1-5 및 비교예 1-4>
표 1 및 표 2에 기재된 각 성분을 혼합 용해하여 광중합 조성물을 제조하였다.
실시예 1 2 3 4 5
A-1 0.62 0.66 0.67 0.65 0.66
A-2 0.16 0.17 0.16 0.17 0.17
A-3 2.33 1.66 1.64 1.65 1.66
A-4 　 　 　 　 　
B-1 0.1 0.2 0.3 0.25 　
B-2 　 　 　 　 0.2
C-1 3.16 3.52 3.47 3.5 3.52
D-1 2.33 2.49 2.46 2.48 2.49
E-1 3.27 3.27 3.27 3.27 3.27
E-2 6.89 6.89 6.89 6.89 6.89
E-3 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13
F-1 56.01 56.01 56.01 56.01 56.01
F-2 16 16 16 16 16
F-3 8 8 8 8 8
비교예 1 2 3 4
A-1 0.7 0.67 0.67 0.67
A-2 0.2 0.17 0.17 0.17
A-3 1.7 1.67 1.67 　
A-4 　 　 　 1.67
B-1 0 　 　 0.1
B-3 　 0.1 　 　
B-4 　 　 0.1 　
C-1 3.6 3.58 3.58 3.58
D-1 2.5 2.51 2.51 2.51
E-1 3.3 3.27 3.27 3.27
E-2 6.9 6.89 6.89 6.89
E-3 1.1 1.13 1.13 1.13
F-1 56 56.01 56.01 56.01
F-2 16 16 16 16
F-3 8 8 8 8
(A-1) 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온[Irgacure 369; Ciba Specialty Chemical 사 제조]
(A-2) 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논[EAB-F; 호도가야 카가쿠㈜제조]
(A-3) (E)-1-(1-(6-(4-((2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl)methoxy)-2-methylbenzoyl)-9-ethyl-9,9a-dihydro-4aH-carbazol-3-yl)ethylideneaminooxy)ethanone[N-1919 <제조사: 가부시키 ADEKA >]
(A-4) 트리클로로메틸트리아진
(B-1) 실리콘 화합물 <합성예 1>
(B-2) 실리콘 화합물 <합성예 2>
(B-3) 실리콘 화합물 : 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란
(B-4) 실리콘 화합물 : 비닐트리메톡시실란
(C-1) 메타크릴산과 벤질메타크릴레이트와의 공중합체(메타크릴산 단위와 벤질메타크릴레이트 단위와의 비는 몰 비로 25：75, 산가는 82, 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량은 28,000)
(D-1) 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트
(E-1) C.I. 피그먼트 레드 254
(E-2) C.I. 피그먼트 레드 177
(E-3) C.I. 피그먼트 옐로우 150
(F-1) 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
(F-2) 3-에톡시프로피온산에틸
(F-3) 메톡시프로판올
<실험예>
상기 실시예 1~5와 비교예 1~4의 컬러 필터용 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 유리기판 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서, 상기 박막 위에 투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 포토마스크와의 간격을 100㎛, 노광량 30mJ/㎠을 조사하였고, 1㎛에서 100㎛까지의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토 마스크와의 간격을 200㎛, 노광량 30mJ/㎠을 조사하였다.
상기 실시예 1~5와 비교예 1~4의 컬러 필터용 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터를 대상으로 감도, 휘도감소, 테이퍼 및 패턴 직진성을 평가하였고, 그 결과는 하기의 표 3에 나타난 바와 같다.
<감도>
현상하여도 표면 거칠음이 없는 패턴을 형성하기 위해 필요한 최저 필요 노광량으로서,
○ : 15mJ 이하에서 표면 거칠음 없음
△ : 15mJ 초과 30mJ 이하
X : 30mJ 초과
<테이퍼형상>
화소 표면의 형상을 SEM(10,000 배율)을 이용하여 관찰하였다.
○ : 패턴 프로파일(Pattern profile) 및 직진성 양호
△ : 패턴 프로파일(Pattern profile) 양호
X : 패턴 프로파일(Pattern profile) 불량
<밀착성>
화소 표면의 형상을 현미경(500 배율)을 이용하여 관찰하였다.
○ : 패턴 엣지(Pattern edge)부의 패턴 뜯김 양호
△ : 패턴 엣지(Pattern edge)부의 패턴 뜯김 보통
X : 패턴 엣지(Pattern edge)부의 패턴 뜯김 불량
<잔사>
화소의 투과율 측정 및 표면 형상을 현미경(500배율)을 이용하여 관찰하였다.
○ : 잔사, 투과율 양호
△ : 잔사 양호, 투과율 불량
X : 잔사, 투과율 불량
광원 단파장 레이저 노광 장치(308nm)
(노광량 : 30mJ/cm2)		 단파장 레이저 노광 장치(355nm)
(노광량 : 30mJ/cm2)
평가항목 감도
(mj/cm2)		 테이퍼 형상 밀착성 잔사 감도
(mj/cm2)		 테이퍼 형상 밀착성 잔사
실시예 1 6(○) ○ ○ ⅹ 3(○) ○ ○ ⅹ
2 8 (○) ○ ○ ○ 4 (○) ○ ○ ○
3 9(○) ○ ○ △ 6(○) ○ ○ △
4 10(○) ○ ○ ○ 4(○) ○ ○ ○
5 11(○) ○ ○ ○ 6(○) ○ ○ ○
비교예 1 18(△) △ △ ○ 16(△) △ △ ○
2 34(ⅹ) ⅹ ⅹ ○ 30(X) ⅹ △ ○
3 32(ⅹ) ⅹ ⅹ ○ >40(X) ⅹ ⅹ ○
4 >40(ⅹ) ⅹ ⅹ ⅹ >40(X) ⅹ ⅹ ⅹ
상기 실시예 1~5와 비교예 1~4의 컬러 필터용 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터를 평가한 결과 화학식 1로 표시되는 옥심 에스테르계 중합 개시제(A-3)와 화학식 2로 표시되는 실리콘 화합물을 필수 성분으로 하는 조성물이 화학식 1로 표시되는 옥심 에스테르계 중합 개시제를 필수성분으로 사용하지 않거나, 필수 성분으로 사용하였다 하더라도 실리콘 화합물을 사용하지 않은 조성물에 비하여 적은 노광량임에도 불구하고 감도, 테이퍼, 패턴 밀착성 및 잔사가 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 화학식 1로 표시되는 옥심 에스테르계 중합 개시제를 포함하는 광중합 개시제(A), 화학식 2로 표시되는 실리콘 화합물(B), 결합제 수지(C), 광중합성 화합물(D), 착색 재료(E) 및 용제(F)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물.
    <화학식 1>
    Figure 112009015674040-PAT00020
    (상기 식에서, R1, R2, R3는 각각 독립적으로, 수소 원자, R, OR, COR, SR, CONRR' 또는 CN이며, R 및 R'은 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 6~12의 아릴기, 탄소 원자수 7~13의 아랄킬기 또는 탄소 원자수 5~7의 복소환기를 나타내며, 이들은 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 5~7의 복소환기로 치환 또는 비치환되며, 이들 중, 알킬기 및 아랄킬기의 알킬렌 부분은 불포화 결합, 에테르 결합, 티오에테르 결합, 에스테르 결합에 의해 연결될 수 있으며, 상기 R 및 R'는 함께 고리를 형성할 수 있으며, R4, R5, R6, R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타내며, R8은 탄소 원자수 0~10의 알킬기 나타내고, Y1, Y2, Y3는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 유황 원자를 나타내고, X는 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타낸다.)
    <화학식 2>
    Figure 112009015674040-PAT00021
    (상기 식에서, R1은 글리시딜기, (메타)아크릴로일기, 아미노프로필기, 머켑토프로필기, 시아노프로필기, 및 이소시아네이토프로필기로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기이거나 상기 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기를 갖는 탄소 원자수 1~20의 지방족 또는 방향족 탄화수소이며, R2는 수소 원자, 메틸기, 에틸기 또는 히드록시기이고, n은 1~13의 정수이다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 광중합 개시제는 착색 감광성 수지 조성물 중의 광중합 개시제에 대하여 질량 분율로 50질량% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 광중합 개시제는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 광중합 개시제에 대하여 질량 분율로 60 내지 70질량% 포함되는 것을 특징으로 하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광중합 개시제(A)는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 질량 분율로 3~20질량% 포함되는 것을 특징으로 하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 화합물(B)은 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리클로로실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리클로로실란으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 졸-겔 공정을 거쳐 얻어진 것임을 특징으로 하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 화합물(B)은 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 질량 분율로 0.1 내지 2.0질량% 포함되는 것을 특징으로 하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단파장 레이저 노광 장치는 노광 파장이 300nm 내지 400nm의 단파장인 것을 특징으로 하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 단파장 레이저 노광 장치는 노광 파장이 308nm 또는 355nm인 것을 특징으로 하는 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 단파장 레이저 노광 장치용 착색 감광성 수지 조성물을 소정의 패턴으로 형성한 후 노광 및 현상하여 형성되는 컬러층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  10. 제 9항의 컬러 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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